Ứng dụng kỹ thuật mô phỏng cấu trúc vật liệu nano trên HPC, nghiên cứu các tính chất khi cho kali pha tạp silicene 1D

Trong đề tài này, tác giả tiến hành khảo sát các tính chất về cấu trúc, điện tử để tìm giá trị tối ưu khi cho pha tạp nguyên tử K với chất nền SiNRs bằng hình thức hấp phụ trên bề mặt chất nguyên sơ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng kỹ thuật mô phỏng cấu trúc vật liệu nano trên HPC, nghiên cứu các tính chất khi cho kali pha tạp silicene 1DTạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Số 1(68)-2024 ỨNG DỤNG KỸ THUẬT MÔ PHỎNG CẤU TRÚC VẬT LIỆU NANO TRÊN HPC, NGHIÊN CỨU CÁC TÍNH CHẤT KHI CHO KALI PHA TẠP SILICENE 1D Nguyễn Thanh Tùng(1), Cao Thanh Xuân(1) (1) Trường Đại học Thủ Dầu Một Ngày nhận bài 15/12/2023; Ngày gửi phản biện 20/12/2023; Chấp nhận đăng 4/02/2024 Liên hệ email: xuanct@tdmu.edu.vn https://doi.org/10.37550/tdmu.VJS/2024.01.506Tóm tắt Trong đề tài này, chúng tôi tiến hành khảo sát các tính chất về cấu trúc, điện tửđể tìm giá trị tối ưu khi cho pha tạp nguyên tử K với chất nền SiNRs bằng hình thức hấpphụ trên bề mặt chất nguyên sơ. Các vị trí đặc biệt được xem xét là top, valley, bridgevà hollow để đặt nguyên tử K với độ dài liên kết Si-Si từ 2,5 Å đến 3,0 Å và cho thấy vịtrí hollow ứng với độ dài liên kết là 2,29 Å đạt tối ưu với mức năng lượng -1,66 eV thấpnhất, momen từ có giá trị 0,39µB và có cấu trúc bền nhất so với các vị trí khác. Sảnphẩm hợp chất thu được sau pha tạp có độ rộng vùng cấm rất đa dạng, phù hợp vớiviệc chế tạo các linh kiện điện tử thế hệ mới, hay các thiết bị spin.Từ khoá: K hấp phụ hoá học, Kali hấp phụ Silicene, Kali pha tạp SiRNsAbstract APPLYING NANOMATERIAL STRUCTURE SIMULATION TECHNIQUES TO HPC, STUDY THE PROPERTIES WHEN POTASSIUM IS DOPED WITH 1D SILICENE In this project, we looked into the electronic and structural properties to find thebest value for adding K atoms to a SiNR substrate by adsorption on the surface of aclean material. Special positions considered are peak, valley, bridge, and hollow toplace K atoms with Si-Si bond lengths from 2.5 Å to 3.0 Å and choose the hollowposition corresponding to the long bond. As a result, 2.29 Å reaches the optimum withthe lowest energy of 1.66 eV; the magnetic moment has a value of 0.39 µB and has themost stable structure compared to other positions. Compound products produced afterdoping have a very diverse range of prohibitions, suitable for creating new-generationelectronic systems or spin devices. 37 http://doi.org/10.37550/tdmu.VJS/2024.01.5061. Đặt vấn đề Silicene được các nhà khoa học quan tâm nhiều như một vật liệu hai chiều với cácđặc tính điện tử rất hấp dẫn cho một loạt các ứng dụng. Nó là một vật liệu đặc biệt đầyhứa hẹn cho ngành điện tử trong công nghệ nano dựa trên silic. Trong thập kỷ qua, sự tồntại và ổn định của silicene là chủ đề của nhiều cuộc tranh luận. Các nghiên cứu lý thuyếtđầu tiên dự đoán nó cấu trúc tổ ong có nếp gấp với các đặc tính điện tử giống như củagraphene. Mặc dù những nghiên cứu này chỉ dành cho silicene tồn tại ở dạng tự do. Việcchế tạo thực nghiệm về silicene cho đến nay mới chỉ đạt được thông qua sự phát triển biểumô trên bề mặt tinh thể. Năm 2010, các nhà nghiên cứu đã trình bày bằng chứng thựcnghiệm đầu tiên về sự hình thành silicene trên Ag (110) và Ag (111), tạo ra silicene theocách tương tự như graphene. Dẫn đến sự phát triển gần đây của silicene trên các chất nềnIr (111), ZrB2 (0001) và Au (110). Tuy nhiên, các đặc tính điện tử của silicene phát triểntheo chiều dọc trên bề mặt kim loại bị ảnh hưởng bởi tương tác kim loại-silicene mạnh.Điều này đã thúc đẩy các nghiên cứu thực nghiệm về sự phát triển của silicene nhiều lớp,mặc dù bản chất của cấu trúc silicene của nó vẫn còn nhiều nghi vấn. Bước đầu tiênhướng tới điều này đã được báo cáo gần đây thông qua việc tẩy da chết hóa học từ chấtkhử canxi (CaSi2) (Hamid Oughaddou, 2015). Vào năm 2013, các nhà nghiên cứu đã pháthiện ra sự tái cấu trúc hình quả tạ trong silicene từ đó giải thích cơ chế hình thành củasilicene phân lớp (Özçelik, Ongun; Ciraci, 2013) và silicene trên Ag (Cahangirov,Seymur; 2014). Việc thử nghiệm một bóng bán dẫn hiệu ứng trường silicene (Cahangirov,Seymur; Özçelik, Veli Ongun; Xian, Lede; Avila, Jose; Cho Suyeon; Asensio María;Ciraci Salim; Rubio Angel, 2014) đã mở đầu cho lĩnh vực nghiên cứu khoa học cơ bản vàcác ứng dụng điện tử (Tao, 2015; Peplow, 2015; Iyengar, 2015). Cấu trúc 2D của silicenevà graphene cũng khá giống nhau, nhưng cả hai đều có những điểm khác biệt quan trọng(Davenport Matt, February, 2015). Trong khi cả hai đều tạo thành cấu trúc lục giác,graphene hoàn toàn phẳng còn silicene tạo thành hình lục giác vênh. Chính cấu trúc nàytạo cho silicene một khoảng cách 6 vùng cấm điều chỉnh được bằng cách áp dụng mộtđiện trường bên ngoài. Một điểm khác biệt nữa là vì các liên kết cộng hóa trị của silickhông có liên kết pi nên silicene không tụ lại thành một dạng giống như graphit. Sự hìnhthành cấu trúc vênh trong silicene không ...